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据《大众科学》网站8月6日报道,美国东部时间5日12时25分(北京时间8月6日0时25分),“朱诺”号木星探测器顺利升空,其设计可谓集安全和高性能于一身。“朱诺”号木星探测器也是《大众科学》杂志评出的全球“史诗巨作”般的大型科研项目之一。
木星是太阳系中环境最为恶劣的星球之一,但“朱诺”号木星探测器也绝非等闲之辈。
这台被称为“有史以来最强悍的宇宙探测器”使用了由高强度钛合金制成的保护壳,暴露在外的感应装置则使用足以抵御宇宙射线和电荷侵袭的特殊材料。探测器最重要的部件——微波辐射计以及天线与信号接收器是分离的,通过射频线传输信息,这种设计与以往空间飞行器的设计不同,主要是为了将探测器重要部件受到的辐射影响减到最低。
事实证明,“朱诺”号的保护措施十分有效:在保护壳之内,线缆的温度通常在0摄氏度到40摄氏度之间,而接收器和其他电子元件受到的辐射只有6千拉德,甚至比很多绕地球飞行的航天器受到的辐射还少。
此外,“朱诺”号还是首个利用太阳能执行任务的太空飞行器:它携带的多片近9米长、3米宽的太阳能电池板将为探测器提供任务全程中所需的一切能量。
木星这个太阳系行星中的“老大哥”一直是天文学家十分感兴趣的研究对象。虽然此前的多次探测活动已经带回了不少有价值的信息,但是仍然存在很多关于木星的问题没有解开,而这也正是“朱诺”号此行的目的。
“朱诺”号预计将于2016年抵达木星,之后它将从木星的北极进入木星射线带,细致观测木星深层大气、重力场、磁场以及磁球层,并寻找氧气的存在。
木星是太阳系中形成的第一颗行星,保留了太阳系早期的原始材料,研究人员希望“朱诺”号此行能为人类揭示出更多关于太阳系起源的信息。正如“朱诺”号的主要设计师、来自西南研究院宇宙科学部的斯科特·博尔顿所说:“要了解宇宙的起源不能光抱着地球不放,我们要做的是发现我们这个星系是怎样形成的。首先我们要明白形成我们这个星系的是哪些物质,而这正是我们探索木星的目的。”
值得一提的是,木星的英文名是Jupiter ,在罗马神话中代表天神朱庇特,而朱庇特的妻子就叫朱诺。两人在希腊神话中的名字更为人所熟知,他们就是宙斯和赫拉。
信莲(中国日报)
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科学中的“史诗巨作”
全球大型科研项目
为了提高人类对浩瀚的宇宙的认识,科学家们正在制造各种富有野心的新设备。以项目投入、用途、人员数量等为标准,美国《大众科学》杂志挑选出了数个全球大型科研项目。
探测地球的“内心”
美国地球透镜计划
年度预算:2500万美元
项目成本:1.97亿美元
科研人员:110名
地球透镜计划是全球最大的科研项目之一,目的是追踪北美的地质演化,这个地球科学观测站记录了984.19多平方公里范围内的地质数据。从2003年以来,4000多部仪器已累积记录的数据相当于美国国会图书馆信息的1/4。
在美国大陆和波多黎各,1100个永久GPS装置追踪着由地下结构性转变造成的地表变形。美国加利福尼亚州圣安地列斯断层附近,地震传感器记录着该断层最为细微的变动。在近十年中,该项目的一些科研人员利用挖土机带着400个测振仪组成的测振仪阵列走遍了全美。2012年,观测站将到达美国东海岸,从近2000个地点收集地质数据。
寻找“上帝粒子”
欧洲大型强子对撞机
年度预算:12亿美元
项目成本:78.2亿美元
科研人员:2500名
大型强子对撞机位于瑞士日内瓦近郊,是世界上最大的粒子对撞机。来自全球60多个国家的超过1万名研究者、工程师参与了它的6个研究项目,目的是为了揭开宇宙最基本的奥秘:什么是暗物质?空间中是否存在其他维度?“上帝粒子”—— 物质的质量之源希格斯玻色子是否存在?
大型强子对撞机的6个粒子探测器能记录亚原子粒子的路径、能量和特性,从而帮助解答这些问题。例如,超环面仪器实验项目的探测器能记录粒子撞击时的数据,寻找构成暗物质的粒子和希格斯玻色子。全截面弹性散射侦测器实验能追踪质子碰撞,提供质子内部结构的数据。
粒子“摄像机”
散裂中子源装置
年度预算:1.68亿美元
项目成本:14.1亿美元
科研人员:500名
美国田纳西州橡树岭的散裂中子源装置每个月都会使用25-28兆瓦的电力,以及3217.6万升水来保持冷却。在运作过程中,装置里的粒子加速器每次脉冲会发送两万亿个中子至撞击室中,这些冲向目标材料的密集中子波能够揭示原子结构如何发生变化。
散裂中子装置以97%的光速向目标物质发送中子冲击波,但在冲击时不会产生爆炸,因为这些中子都非常小,蕴含的能量非常低,与目标物质发生的反应非常微弱。冲击会改变中子的能量和方向,放置在目标物体周围的14种不同的仪器会记录中子发生的变化。这些数据经软件处理后,会得出目标物质的原子结构变化记录。
太空里的实验室
国际空间站
年度预算:23.1亿美元
项目成本:45亿美元
科研人员:1000-2000名
每年需投入20多亿美元和超过千名员工,才能保持国际空间站的正常运转。迄今为止,已有来自11个国家的201人访问过了国际空间站。国际空间站上还运载着阿尔法磁谱仪,它的目的在于探测宇宙中的奇异物质,包括暗物质及反物质。
在国际空间站上,科学家和宇航员们对用于长途宇宙飞行的航空组件和支持系统进行测试,他们还在上面进行人体生理学研究,检测失重对骨质密度和血红细胞生产的影响,以及长期生活在太空会对人体免疫体系造成的变化。
巨型激光聚变实验
美国国家点火装置
年度预算:1.4亿美元
项目成本:35.4亿美元
科研人员:1000名
美国国家点火装置坐落在美国加利福尼亚州的利弗莫尔,是公认世界上最大的激光器,占地长度超过3个足球场的长度,有10层楼高,能产生200万焦耳能量的脉冲紫外光。紫外光冲击能使目标物质达到超过1亿度的高温,产生的压力超过地球大气的1000亿倍,与恒星和气体巨行星核心区域条件类似。
当美国国家点火装置的192束激光集中冲击重氢原子时,原子核会产生聚变反应,释放出大量能量。科学人员正试图完善这一过程,从聚变反应中得到净能量。他们还在利用该设备研究随着时间的推移核武器会发生什么样的变化。
探测天体变化
美国射电望远镜巨阵
年度预算:1500万美元
项目成本:3亿美元
科研人员:280名
这个巨型射电望远镜阵列位于美国新墨西哥州马格达莱纳外的沙漠上,占地面积达数百平方公里,是世界上最大的望远镜阵列之一。它有27个直径约为25米的无线电天线,以“Y”形排开,能够收集宇宙天体的射电信息。
因为无线电波能穿透掩盖了很多天体的宇宙尘埃,射电望远镜巨阵能观测到光学望远镜无法观测到的信息。利用射电望远镜巨阵,科学家们研究了银河系中央的黑洞,搜寻过遥远星云中伽马射线爆发的起源,1989年接收到了“旅行者”2号空间探测器经过海王星时传回的无线电信息,让科学家们首次得到了海王星及其卫星的近距离照片。在现代的天文学教科书中,有大量的材料和理论所使用的数据都是由射电望远镜阵列收集到的。快报记者 李欣 编译